一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置及取样方法制造方法及图纸

一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置及取样方法，该装置包括控温系统、控氧系统、取样系统和过滤收集系统，控温系统、控氧系统、取样系统与过滤收集系统通过硅胶管道连接，通过各系统中阀门的开闭控制，完成空气和氮气在整个系统内部的贯通以及液体的收集；取样方法通过七个步骤实现。反刍动物瘤胃微生物菌群对生活环境的变化非常敏感，本发明专利技术通过抽取真空环境，进行氮气冲洗实现严格的厌氧环境控制，在内循环过程重复利用循环中的氮气，确保整个取样过程的严格厌氧；在收集瓶处设计加热/保温套，最大限度保持菌群活性；在取样针处安装滤网进行初次过滤，过滤器处进行二次过滤，实现在取样过程中的实时过滤，避免取样完成后单独过滤导致与空气的二次接触对菌群活性的不利影响。对菌群活性的不利影响。对菌群活性的不利影响。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置及取样方法


[0001]本专利技术属于反刍动物瘤胃微生物厌氧采样
，尤其涉及一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置及取样方法。

技术介绍

[0002]分离天然的微生物菌种以降解纤维素是一种复杂且效率低下的方式，且分离过程可能遗失关键性菌株种类。反刍动物瘤胃主要食用纤维素，其中反刍动物瘤胃微生物在厌氧发酵过程中可以有效地将复杂的有机物降解为小分子有机酸，很好地发酵纤维素饲料，从而实现进一步降解，这对降解农业废弃物生产清洁的生物质能源是非常有价值的。
[0003]目前厌氧环境下提取反刍动物瘤胃微生物的方法较少，多为直接取样后放入保温瓶中保存待用，在此过程中，菌液长时间停留在取样管道，不能保持反刍动物瘤胃微生物菌群生长的最适温度；更重要的是，取样管道长时间暴露在空气中会导致厌氧菌群活性下降，不利于后续厌氧发酵过程；通过直接的管道取样，大颗粒饲料容易堵塞管道部分，取样效率低下，在后续使用过程中仍需过滤处理，二次暴露于空气环境，大大降低了利用效率；同时取样过程不能精确把控取样量，对动物造成一定的不良影响。因此，设计一种合理的取样方法是十分必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术存在的易于堵塞，不能满足低浓度沼液的连续分离，分离品质差，分离效率低的问题，提供了一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置及取样方法，克服现有取样技术中控温和控氧的技术缺陷，同时在取样过程中进行过滤，保持取样过程菌种的活性，灵活可拆卸，可实现自动化取样。
[0005]本专利技术的一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置，包括控温系统、控氧系统、取样系统、过滤收集系统；
[0006]所述的控温系统、控氧系统、取样系统与过滤收集系统通过硅胶管道连接，通过各系统中阀门的开闭控制，完成空气和氮气在整个系统内部的贯通以及液体的收集；
[0007]所述的控温系统包括可移动电源、温度控制器、加热/保温套、保温收集瓶、进排气管和进料管；温度控制器通过可移动电源供电，加热/保温套底部为加热底盘，四周为双层保温膜嵌套，电阻丝均匀分布在保温膜内部，温度控制器实时监测底盘温度值，自动调控至目标温度39℃。取样开始前先进行预热，使温度达到预设温度；加热保温套嵌套在保温收集瓶外部，保温收集瓶瓶口为盖管一体式，短管为进排气管，通过硅胶软管与短管三通阀连接，长管为进料管，与引流管通过硅胶软管贯通。
[0008]所述的控氧系统包括微型真空泵、接泵三通阀、抽滤阀门、气体控制阀、短管三通阀、氮气阀和小型氮气瓶；接泵三通阀其中一端与微型真空泵通过管道连接，一端与抽滤阀门连接，另一端连接硅胶软管与短管三通泵贯通，抽滤阀门另一端通过硅胶软管与过滤引
流器凸嘴连接通向过滤系统，短管三通泵一端与氮气阀连接，小型氮气瓶的气流状态通过氮气阀控制，剩余的一端与进排气管贯通。
[0009]所述的取样系统包括微型动力型双管液泵、取样控制阀、取样针和原料口；取样针一端斜切面插入原料口进行取样，斜切面增大了取样面积，另一端与取样控制阀连接，其中取样针部件可通过螺纹端口调节长度，同时与斜切面另一端连接的取样针管在连接处卡合滤网，在取样过程进行初次过滤，取样控制阀另一侧端口通过硅胶软管与微型动力型双管液泵贯通，将取样后的样品通过液泵连接管道输送至过滤器集液瓶。
[0010]所述的过滤收集系统包括液泵连接管、过滤器集液瓶、滤网、过滤引流器凸嘴、过滤引流器、引流管和引流阀；过滤器集液瓶和过滤引流器为上下两个带有刻度的空心锥体，上下两端通过内部凹槽嵌合，凹槽表面粘接一圈硅胶垫片保持密封效果，嵌合面中间平铺滤网，进行二次固液分离，分离后的液体通过引流管进入保温收集瓶，引流阀门连接在引流管和长进料管中间，控制液体流动，过滤引流器凸嘴与接泵三通阀连接，与控氧系统形成贯通。
[0011]本专利技术的一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置的取样方法，步骤如下：
[0012]步骤1：根据需求选择取样针长度和滤网目数；
[0013]步骤2：进行系统连接确保系统的密封性；
[0014]步骤3：对系统进行控氧，包括抽真空和氮气冲洗，重复三次操作，确保厌氧环境；
[0015]步骤4：开始取样并对样品过滤；
[0016]步骤5：对堵塞在滤网上部的液体进行抽滤收集，进行二次控氧；
[0017]步骤6：根据取样需求进行循环收集与系统的关闭；
[0018]步骤7：自动化控制取样过程。
[0019]所述的步骤1中取样针处滤网网孔尺寸为1.40mm，目数为14目，过滤器处滤网最大孔径为0.180mm，目数为80目，取样针通过螺纹卡合的方式加长或缩短。
[0020]所述的步骤2中系统连接首先连接恒温控制系统，打开电源，将加热/保温套预热时间为t0，观察温度控制器示数，达到预设温度39℃。
[0021]所述的步骤3对系统进行控氧，包括如下步骤：
[0022]步骤3
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1，系统抽真空；
[0023]步骤3
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2，氮气冲洗创造厌氧环境。
[0024]所述的步骤3
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1，系统抽真空具体步骤包括：关闭氮气阀，取样控制阀；打开抽滤阀门、气体控制阀、引流阀，启动微型真空泵；待整个取样系统接近真空时(通过真空泵表盘读数确定)，关闭真空泵7开关，系统保持真空状态；整个系统初始抽取真空的时间为t1＝V/P1，式中V＝V0+V1+V2；V0为所有管道的体积，V1为保温收集瓶的体积，V2为过滤器的体积；
[0025]所述的步骤3
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2，氮气冲洗创造厌氧环境具体步骤包括：打开氮气阀，N2进入保温收集瓶并充盈整个管道(真空泵表盘指针归零表示冲洗完成)；关闭氮气阀、抽滤阀门、气体控制阀；氮气冲洗的时间为t2，式中t2＝V/Q1，式中Q1为单位体积但氮气流量；
[0026]所述的步骤4，开始取样并对样品过滤，包括如下步骤：
[0027]步骤4
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1，使用微型动力型双管液泵抽取样品；
[0028]步骤4
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2，滤网上方的液体抽滤；
[0029]所述的步骤4
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1，液泵抽取样品具体步骤包括：打开微型动力型双管液泵，打开取样控制阀、气体控制阀；将取样部件插入原料口；当液体样品液面到达过滤器集液瓶的刻度时，关闭微型动力型双管液泵、取样控制阀和气体控制阀；记录抽取混合物a ml中能直接通过滤网的体积为a
1 ml，微型动力型双管液泵抽取的时间为t3＝a/P2；抽取的菌液一部分透过滤网进入保温收集瓶，另一部分堵塞在滤网的上端，液体样品液面到达过滤器集液瓶的刻度时，说明下渗的速度受到了限制，记录V4＝(a
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a1)的时间t4；则关闭微型动力型双管液泵和取样控制阀和气体控制阀，V3为过滤器滤网到上端刻度线的体积，V4为引流阀到下端刻度线的体积。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置及取样方法，其特征置于：包括控温系统(A)、控氧系统(B)、取样系统(C)、过滤收集系统(D)；所述的控温系统(A)、控氧系统(B)、取样系统(C)与过滤收集系统(D)通过硅胶管道连接，通过各系统中阀门的开闭控制，完成空气和氮气在整个系统内部的贯通以及液体的收集；所述的控温系统(A)包括可移动电源(1)、温度控制器(2)、加热/保温套(3)、保温收集瓶(4)、进排气管(5)和进料管(6)；温度控制器(2)通过可移动电源(1)供电，加热/保温套(3)底部为加热底盘，四周为双层保温膜嵌套，电阻丝均匀分布在保温膜内部，温度控制器(2)实时监测底盘温度值，自动调控至目标温度39℃；取样开始前先进行预热，使温度达到预设温度；加热保温套(3)嵌套在保温收集瓶(4)外部，保温收集瓶(4)瓶口为盖管一体式，短管为进排气管(5)，通过硅胶软管与短管三通阀(11)连接，长管为进料管(6)，与引流管(23)通过硅胶软管贯通；所述的控氧系统(B)包括微型真空泵(7)、接泵三通阀(8)、抽滤阀门(9)、气体控制阀(10)、短管三通阀(11)、氮气阀(12)和小型氮气瓶(13)；接泵三通阀(8)其中一端与微型真空泵(7)通过管道连接，一端与抽滤阀门(9)连接，另一端连接硅胶软管与短管三通泵(11)贯通，抽滤阀门(9)另一端通过硅胶软管与过滤引流器凸嘴(21)连接通向过滤系统，短管三通泵(11)一端与氮气阀(12)连接，小型氮气瓶(13)的气流状态通过氮气阀(12)控制，剩余的一端与进排气管(5)贯通；所述的取样系统(C)包括微型动力型双管液泵(14)、取样控制阀(15)、取样针(16)和原料口(17)；取样针(16)一端斜切面插入原料口(17)进行取样，斜切面增大了取样面积，另一端与取样控制阀(15)连接，其中取样针部件(16)可通过螺纹端口调节长度，同时与斜切面另一端连接的取样针管在连接处卡合滤网，在取样过程进行初次过滤，取样控制阀(15)另一侧端口通过硅胶软管与微型动力型双管液泵(14)贯通，将取样后的样品通过液泵连接管道(18)输送至过滤器集液瓶(19)；所述的过滤收集系统(D)包括液泵连接管(18)、过滤器集液瓶(19)、滤网(20)、过滤引流器凸嘴(21)、过滤引流器(22)、引流管(23)和引流阀(24)；过滤器集液瓶(19)和过滤引流器(22)为上下两个带有刻度的空心锥体，上下两端通过内部凹槽嵌合，凹槽表面粘接一圈硅胶垫片保持密封效果，嵌合面中间平铺滤网(20)，进行二次固液分离，分离后的液体通过引流管进入保温收集瓶(4)，引流阀门(24)连接在引流管(23)和长进料管中间，控制液体流动，过滤引流器凸嘴(21)与接泵三通阀(9)连接，与控氧系统(B)形成贯通。2.权利要求1所述一种便携式反刍动物瘤胃微生物恒温厌氧自动取样装置的取样方法，其特征在于：步骤如下：步骤1：根据需求选择取样针长度和滤网目数；步骤2：进行系统连接确保系统的密封性；步骤3：对系统进行控氧，包括抽真空和氮气冲洗，重复三次操作，确保厌氧环境；步骤4：开始取样并对样品过滤；步骤5：对堵塞在滤网上部的液体进行抽滤收集，进行二次控氧；步骤6：根据取样需求进行循环收集与系统的关闭；步骤7：自动化控制取样过程；
所述的步骤1中取样针16处滤网网孔尺寸为1.40mm，目数为14目，过滤器处滤网最大孔径为0.180mm，目数为80目，取样针通过螺纹卡合的方式加长或缩短；所述的步骤2中系统连接首先连接恒温控制系统，打开电源，将加热/保温套预热时间为t0，观察温度控制器(2)示数，达到预设温度39℃；所述的步骤3对系统进行控氧，包括如下步骤：步骤3
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1，系统抽真空；步骤3
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2，氮气冲洗创造厌氧环境；所述的步骤3
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1，系统抽真空具体步骤包括：关闭氮气阀(12)，取样控制阀(15)；打开抽滤阀门(9)，气体控制阀(10)，引流阀(24)，启动微型真空泵(7)；待整个取样系统接近真空时，关闭真空泵(7)开关，系统保持真空状态；整个系统初始抽取真空的时间为t1＝V/P1，式中V＝V0+V1+V2；V0为所有管道的体积，V1为保温收集瓶的体积，V2为过滤器的体积；所述的步骤3
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2，氮气冲洗创造厌氧环境具体步骤包括：打开氮气阀(12)，N2进入保温收集瓶(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大伟，刘玉萍，杨健，王琳，赵韬韬，张毅，师雄，付晶晶，张强，于海业，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：